镁锂合金(Mg-Li),超轻镁锂合金,镁锂超轻合金,变形镁锂超轻合金应用.pptx

郑州轻金属研究院轻金属材料研究所镁锂合金介绍-11.1镁锂合金发展历程1.2镁锂合金特点1.3镁锂合金应用由于镁锂合金特殊的物理性能以及其作为超轻材料的性质，可以开拓出更多的应用领域，如笔记本电脑外壳、手机外壳以及扬声器振膜、仪器仪表壳体等。图1是郑州轻金属研究院轻金属材料研究所开发出的镁锂合金材质的笔记本外壳和手机外壳。2、镁锂合金制备方法熔盐电解过程中应用最为广泛的熔盐是熔融氯化物，其价格便宜，腐蚀性适中，熔点比氯化物低。金属锂的电解过程中，较常用的熔盐体系是LiCl+KCl低共熔体系，其最低共熔点组成（摩尔分数）为59%LiCl和41%KCl，熔点为352℃。工作电位范围为±3.62V，负端有Li阴极沉积的电位决定，正端由Cl2阳极析出的电位决定。
熔盐电解过程注意事项：
1、原料的干燥：保证电解使用盐类不能含有水分。
2、电解槽设计：镁锂合金在电解温度以上时很容易氧化甚至自燃，所以阴极室要有氩气保护。
3、氯气吸收系统：实验室一般用工业烧碱配制成4mol/L的吸收液吸收。
人体大量吸收氧化镁烟雾或引起呼吸困难，麻痹神经末梢，可能引起呕吐。纯净干燥的镁粉燃烧温度为420-440℃，湿的镁粉在360℃燃烧，干燥的镁和镁合金屑在400-450℃燃烧，在小的、封闭的和导热不良的空间镁粉和镁屑遇到湿气的情况下可以自燃。
锂与镁一样，在固态是不挥发，在640℃空气中锂可以自燃，液态锂被氮化形成含氮的锂化物，这类化合物在200℃左右可以发生自燃，锂和水接触时会发生自燃，在潮湿空气中操作金属锂属于危险-爆炸等级，锂在燃烧时产生氮化物浓烟，形成锂及其化合物的凝聚现象，这种烟雾对呼吸器官危害很大。锂具有强烈的碱性性质，空气中大量的锂化合物会对呼吸道产生危害，锂能损坏食道、中枢神经和呼吸器官。锂的燃烧具有强烈的破坏作用，引起眼睛和呼吸道粘膜疾病，甚至中毒。为了防止呼吸器官受到锂及其化合物颗粒的危害，必须佩戴防毒面具。
在工业生产条件下，镁锂合金铸件及其加工件的自燃温度为330-350℃，和镁合金的区别是镁锂合金在固态时能够燃烧，这些主要和锂的自燃及其氧化产物有关。因此镁锂合金的燃烧温度极限以及加工温度不能高于320℃。但是镁锂合金相对于镁合金来说其氧化镁比较致密，常温下其抗腐蚀性能高于大部分镁合金。
郑州轻金属研究院轻金属材料研究所所生产大规格镁锂合金铸锭（如图2）及其加工材在车间内放置半年以上不存在明显腐蚀现象，由于普通镁合金抗腐蚀性能。二元镁锂合金力学性能很差，不能作为结构材料应用于工业领域。在镁锂基合金中加入适量的合金元素，可以明显提高合金的各项性能。加入到镁锂合金中的合金元素主要有三类：
1）固溶度较大的元素，如Ag,Cd,Zn,Al,In,Tl等；
2）固溶度较小的元素，如Ni，Co,Cu,Ca,Ce,Si,Sb,Bi等；
3）固溶度很小的元素，如K，B，Cr，W，V,Ti，Zr，Fe，Mn等。
第一类元素的强化效果好，但合金的组织及性能稳定性较差。在室温下或稍高于室温条件下易产生过时效现象；第三类合金元素的强化效果较小，但组织及性能稳定性好，目前为止，研究较多是第一类合金元素。在Mg-Li-Al系合金中，铝含量一般低于5%-6%,其金属间化合物主要是Mg17Al12、MgLi2Al等，这些化合物在合金中起到强化作用。有研究表明，金属Li含量高的镁锂合金易发生过时效现象，时效存在这样一个过程：β—MgLi2Al—AlLi。亚稳相MgLi2Al转变为AlLi,因此过时效是镁锂合金性能不稳定的主要因素。研究工业牌号LA141在高于室温条件下，强度会降低，在90-150℃时的强度大约是室温强度的50%。
当镁锂合金中锂的含量不一样时，铝对合金的影响也不一样，当铝含量达到3%以上时，铝除了固溶于合金基体内，还将出现AlLi相。随着铝含量的增加，镁锂合金的外缩孔减少，对于锂含量小于14%的镁锂合金，铝含量越高，合金的气孔越多，对于锂含量大于16%的合金，铝的添加有利于减少合金的气孔。Zn的熔点（419℃）较低，与镁的晶体结构（hcp）相同，与镁的原子半径差别不大，可以与镁形成连续固溶体。Zn在镁中的固溶度（最大约6.2%）随温度降低而减小，从而形成时效强化。Zn能提高合金的应力腐蚀敏感性，从而提高合金的疲劳极限，但Zn的加入使合金的密度增大，加入量不宜过大。
Zn具有和Al类似的作用效果，即随Zn含量的增加，合金的强度提高，而塑性下降，不同的是单位质量的强化效果比Al差，若要达到相同的强化效果需要加入更多地Zn，Mg-Li-Zn合金中生成θ*相（MgLi2Zn），经过时效处理之后θ*相发生粗化，形成稳定的θ相（MgLiZn）。
在镁锂合金的合金化过程中，一般把Al与Zn同时作为合金化元素加入，这样可以充分发挥Al和Zn的各自优势。Si可以提